CN111138048A - 一种智能化河道污水处理厂 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种可直接搭建在河道上的新型智能化污水处理厂，在污染河道上游选择适宜河段，经科学设计、模块化组合搭建三级阶梯坝，在相应坝体中设置水体净化装置、吸附设施与生态修复系统，将复杂的污水处理工艺简化集中在三级处理坝中，形成水上智能化污水处理厂，直接对污染河水进行分级快速净化处理，全部过程实现智能化控制、实时在线监测、数据传输与远程遥控；阶梯式水坝设计产生水位落差有利于水体流动、冲刷下游河道，配合下游河道截污，使受污染的河道得到彻底处理，加快水生态自然修复；该智能化河道污水厂可移动并灵活重组于其他河段，尤其适用污水量较大的污染河道治理、城市排污渠治理或流域污染治理。
Description
技术领域
本发明属于水污染治理技术领域，具体涉及一种智能化河道污水处理厂。
背景技术
现有的河道污水治理方法，采用截污、排干、清淤、补水、引水冲刷河道等方式，这些方式耗时费力只能在短期内改善水质，河道排干、清淤对水中浮游生物、水生植物造成灭绝性伤害，污染下游环境；由于底泥不能得到有效处理，黑臭底泥仍然不断释放污染物，造成黑臭水体反弹，难以根治；引水冲淡河水不仅浪费水资源，而且难以长期保持水质良好；因此治理河道污水，消除黑臭，保持水质良好，改善环境，美化生活，成为当前亟待解决的问题。
本发明提供一种可直接搭建在河道上的新型智能化污水处理厂，以分散治理、源头处理为主导，通过模块化组合装配，形成可移动坝体与安装模块，将在线监测、数据传输、远程控制、水体净化、吸附曝气、生态修复等技术融为一体，快速、有效地对黑臭河道进行应急治理与全面治理；该智能化污水处理厂可移动并灵活重组于其他河段，旨在解决现有河道污水处理的不足，以彻底解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种智能化河道污水处理厂，在污染河道上游选择适宜河段，通过科学设计搭建阶梯组合坝，在相应坝体中设置水体净化装置、吸附设施与生态修复系统，将复杂的污水处理工艺简化集中在三级坝体中，形成水上智能化污水处理厂，直接对污染河水进行分级快速净化处理，全部过程实现智能化控制、实时在线监测、数据传输与远程遥控；阶梯式水坝设计产生水位落差有利于水体流动、冲刷下游河道，配合下游河道截污，使受污染的河道得到彻底处理，达到生态恢复的目的；该新型技术尤其适用污水量较大的污染河道治理、城市排污渠治理或流域污染治理。
本发明通过以下技术方案实现：一种智能化河道污水处理厂，采用坝体模块搭建三级阶梯组合坝：水体净化坝、吸附曝气坝、生态修复坝，设有在线监测系统、水下净化装置、污泥处理装置、中央控制室、吸附设施、生态修复系统及辅助设施水闸，将污水处理工艺组合于三级处理坝中；上游污水以自流方式经过处理坝，在线监测系统将检测数据上传中央控制室, 中央控制室发出指令，各系统按照设定工艺要求对污水进行分级、分段处理，采用智能化控制自动调控处理全过程，全程在线监控水质变化，安全性可靠性大为提高，节省人力物力，达到高效、节能环保的污水处理效果。
所述阶梯组合坝，由水体净化坝、吸附曝气坝、生态修复坝三级处理坝组成，采用阶梯式坝体设计、倒V型结构、可装配式坝体模块搭建而成；各模块之间结点为榫铆结构，便于组装连接，在河床中稳固性好；坝体及安装模块由工厂按设计图纸预制而成，安装模块结构为板式，中间预留装置、设备的安装位置及固定螺栓，模块四角预留可自动升降支柱孔，用以调整安装模块在水中的平衡；模块安装好装置及设备后吊装到指定位置进行组合装配，与坝体相连在水中构成弹性框架；水体净化坝高度不超过河道预警线，其他坝体依次降低，形成水位落差便于水体流动、冲刷下游河道，加快下游水生态的自然修复；各坝体设有泄洪水闸，遇有洪涝灾害闸门自动打开，确保河道行洪安全。
所述水体净化坝，设在线监测系统、气动投药装置、水下净化装置、岸边设污泥处理装置室；根据河道宽度、污水流量、水深情况决定安装水下净化装置台数，安装模块是用于安装水下净化装置的基础，按矩阵排列设计、灵活搭配组合；污水进入净化坝时，在线监测系统将数据传输到中央控制室，中控室按预设程序发出指令，气动投药装置开始投放药剂，启动水下净化装置，对污水进行快速处理，达到净化水体的效果；沉降下来的污泥被水流带到坝内后端的污泥池，由污泥泵抽取至岸上污泥处理装置室进行脱水固化处理。
所述在线监测系统，由流速仪、水位计、传感器、在线多参数水质自动监测系统、和重金属监测设备组成，各类仪器设备电性连接分别安装在三个坝体内的相应位置，用于检测水流速度和来水量大小、水质污染状况、污染成份等数据，并将检测数据实时传输至中央控制室。
所述气动投药装置，由空气压缩机、锥管、药仓、自动旋转供药器、投药管、喷射头及支架组成，通过管道和导线连为一体形成气动投药装置；工作时接到中控室指令空压机开始工作，达到额定气压后启动自动旋转供药器将药仓中的药剂均匀投放到管道中、进行气动输送，经喷射头喷洒到水体中；
进一步，所述处理药剂加入量为30～50g/吨水。
所述水下净化装置，由潜水电机、传动轴、搅拌桨叶组成，安装于水体净化坝底部的安装模块上，潜水电机传动轴设三组不同角度的搅拌桨叶，工作时潜水电机传动轴带动搅拌桨叶对喷洒的药剂搅拌、涡流切割，使药剂迅速发生物化反应，在涡流和药剂的共同作用下，对污水进行分离、析出、结絮，沉降，并可按照水质不同调整搅拌转数，灵活更换搅拌桨叶达到净化水体的效果。
所述污泥处理装置，由污泥泵、自动脱水机、污泥处理装置室组成，工作时污泥泵将水体净化坝内污泥池中的污泥抽取至岸上污泥处理装置室进行脱水固化、无害化处理。
所述中央控制室，设在河岸边，内设配电室，负责数据采集、水质监测、工艺调整、系统运行工作，在线监测系统、水下净化装置、自动消毒设备、纳米曝气装置、污泥处理装置及辅助设施水闸经由导线、数据线、动力线与中央控制室相接，中央控制室根据水流量、流速、水质污染状况、污染成份等数据，自动给出工艺配方并按程序发出指令，决定启动装置数量、顺序、时间及投药量，以达到最佳处理状态；中央控制室大屏幕实时显示水质情况、运行状况、处理前后的检测数据，并将处理后的水质情况自动记录上传。
所述吸附曝气坝，由吸附设施、曝气装置、自动消毒设备组成，安装于坝内安装模块上的炭基复合材料吸附箱、铁基复合吸附箱，用于对水体中氨氮、磷、重金属等有害物质进行吸附转化处理，通过曝气提高水体硝化、反硝化能力，极大改善了系统的脱氮效果，水流经坝内后端时，启动自动消毒设备进行消毒杀菌处理。
所述吸附设施，安装于吸附曝气坝内，由两组多层筛网式吸附箱组成，设有固定支架、承托层以导流板形成“U”形水道，水流经过水道从上到下再向上依次流经吸附箱、通过内置的炭基复合材料、铁基复合材料吸附及生物降解功能，配合曝气实现去除氨氮、深度降解CODcr等有机物；其中炭基复合材料是以炭基矿物为原料经过酸洗后复合生物载体制成；铁基复合吸附剂以天然矿物为基体，经过一系列改性工艺制备而成，具有同步去除氮、磷、有机物和抗菌能力，是新一代再生水处理材料。
所述曝气装置，设置于吸附曝气坝两侧底部，采用间歇曝气方式，每天曝气8h，曝气流量控制在1.5～2.5m3/h之间；曝气后会在曝气管道附近水域形成好氧硝化区，维持水中溶解氧为1.5～2.5mg/L；随着水体流动，溶解氧逐渐降低，形成缺氧区，溶解氧浓度为0.2～0.6mg/L。
所述自动消毒设备，位于吸附曝气坝后端，使用二氧化氯消毒剂，通过喷淋管道对流出的水进行不间断消毒；消毒剂加药量为2～5g/吨水。
所述生态修复坝，内设生态修复系统：纳米曝气装置与生态浮岛，是一种具有净化污染、修复环境、恢复生态、改善景观等多种功能的新型生态环境技术；多点分布式浮岛采用现代农艺和生态工程措施综合集成的水面无土种植植物技术，通过植物在水中的根系吸收大量的氮、磷等营养物质，对有机污染物起到促进降解作用，同时为微生物和其他水生生物提供栖息、繁衍场所，兼可美化水域景观，形成一套快速高效的河道生态修复技术。
所述纳米曝气装置，安装在生态修复坝体中可为水体增加含氧量，加快水体生态自然恢复。
所述生态浮岛利用生态工学原理，降解水中的COD、氮、磷的含量，使水体透明度大幅度提高，同时水质指标也得到有效改善，对藻类有很好的抑制效果。
所述辅助设施水闸，安装在各坝体上，设计为自动水闸与人工闸结合，用于调整河道来水流量、水位，保证排洪、排涝需求，确保行洪安全。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该技术的核心是依托本公司国家专利技术智能化快速污水处理装置及黑臭河道快速综合治理的方法基础上发展而来，水下净化装置是智能化河道污水处理厂的核心技术，可直接安装在河道中对水体进行快速高效净化处理；
本发明实现了在河道上游直接搭建污水处理厂，通过模块化组合装配，形成可移动坝体与处理模块，将在线监测、数据传输、远程控制、水体净化、生态修复等技术融为一体，快速、有效地对黑臭河道进行应急治理与全面治理；阶梯式水坝设计产生水位落差有利于水体流动、冲刷下游河道，配合下游河道截污治理，加快水生态自然修复；通过智能化控制自动调控水质处理全过程，全程在线监控水质变化、数据传输、远程控制，节省人力物力，不占用土地，安全可靠性大为提高；处理药剂全部采用环保型产品，对水生态、水生植物无伤害，无二次污染，对水体生态修复打下良好的基础；
本发明将极大提高河道污水治理效率，一座智能化污水处理厂可基本实现对整条河道的治理，智能化污水处理厂可移动并灵活重组于其他河段；该技术实现了智能化、远程化、多功能化，高效、节能环保，解决了传统河道污水治理技术的诸多难题与弊病，为我国河湖治理开辟了一条创新之路。
附图说明
图1为本发明平面布置示意图；
图2为本发明剖面示意图；
图3为本发明气动投药装置示意图。
具体实施方式
下面结合本发明附图，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述；以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1所示，本发明提供一种技术方案：一种智能化河道污水处理厂，采用坝体模块搭建三级阶梯组合坝1：水体净化坝2、吸附曝气坝3、生态修复坝4；水体净化坝2内设在线监测系统5、安装模块6、气动投药装置7、水下净化装置8、污泥池9，岸边设有污泥处理装置室10；吸附曝气坝3内设吸附设施11、曝气装置12、自动消毒设备14，岸边设有中央控制室13；生态修复坝4内设纳米曝气装置15、生态浮岛16，各坝体设有辅助设施水闸17，所述装置、设施、仪器经由导线、数据线、动力线与中央控制室13相连，将污水处理程序组合于三级阶梯组合坝中。所述阶梯组合坝1 采用阶梯式坝体设计，如图2所示，将工厂预制好的坝体模块，自高至低搭建水体净化坝2、吸附曝气坝3、生态修复坝4三级阶梯式坝体。坝体采用倒V型结构、可装配式坝体模块搭建而成，各模块之间结点为榫铆结构，便于组装连接，在河床中稳固性好；坝体及安装模块6由工厂按设计图纸预制而成，安装模块6结构为板式，中间预留装置、设备的安装位置及固定螺栓，模块四角预留可自动升降支柱孔，用以调整安装模块6在水中的平衡；模块安装好装置后吊装到指定位置进行组合装配，与坝体相连在水中构成弹性框架；水体净化坝2高度不超过河道预警线，其他坝体依次降低，形成水位落差便于水体流动、冲刷下游河道，加快下游水生态的自然修复；各坝体设有泄洪水闸17，遇有洪涝灾害水闸17自动打开，确保河道行洪安全。
如图1所示，污水流入水体净化坝2，在线监测系统5检测水流速度、流量大小、水质污染状况、污染成份，将数据传输到中央控制室13，中控室根据在线监测数据，自动给出配方及运行方式、计算需要启动水下净化装置8的台数、转速和所需药剂的投加量，以达到最佳处理状态；中控室下达指令启动气动投药装置7，如图3所示，所述气动投药装置由空气压缩机18、锥管19、药仓20、自动旋转供药器21、投药管22、喷射头23及支架24组成，通过管道和导线连为一体形成气动投药装置；工作时接到中控室指令空压机18开始工作，达到额定气压后启动自动旋转供药器21将药仓20中的药剂均匀投放到管道中、进行气动输送，经喷射头23喷洒到水体中，启动水下净化装置8对来水进行净化处理。如图1所示，所述水下净化装置8安装于水体净化坝2底部的安装模块6上，工作时潜水电机传动轴带动搅拌桨叶对喷洒的药剂搅拌、涡流切割，使药剂迅速发生物化反应，在涡流和药剂的共同作用下，对污水进行分离、析出、结絮，沉降，并可按照水质不同调整搅拌转数，灵活更换搅拌桨叶达到净化水体的效果。处理过程中产生的污泥残渣被水流带到水体净化坝2后段所设的污泥池9中，由污泥泵吸出至岸边污泥处理装置室10进行脱水固化处理。净化处理后的水溢流进入吸附曝气坝3，经过吸附设施的“U”形水道从上到下再向上依次流经吸附箱，通过内置的炭基复合材料、铁基复合材料吸附及生物降解功能，实现去除氨氮、深度降解CODcr等有机物的浓度；中控室13发出指令，启动曝气装置12对水体增氧，进行硝化反硝化反应后，水流经吸附曝气坝3后端时，自动消毒设备14启动工作，对吸附处理后的水进行消毒杀菌、除臭，溢流进入生态修复坝4，再经过纳米曝气15、生态浮岛16水生植物段进行生态修复，整个处理过程结束；在线监测系统5及时将处理结果、监测数据传输给中央控制室13记录上传，经过水体净化处理、吸附曝气处理、生态修复处理后，达标水体排入下游河段，实现黑臭水体治理、生态修复的目的。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
下面结合具体实施例对本发明的应用效果作进一步的说明：
北京市一严重污染的河道，其水质在处理前为：水中氨氮浓度为28mg/L，COD浓度为98.4mg/L，总磷浓度为2.3mg/L，悬浮物质浓度为45mg/L，富营养化较为严重，蓝藻爆发；采用水下净化装置、吸附设施对水体进行净化处理并除藻消毒后，水质很快好转，水体透明度大幅度提高，污染物进一步降解，经水质净化处理后水中的氨氮浓度降为2.12mg/L，COD26.8mg/L，总磷0.22mg/L，悬浮物质4.2mg/L；处理后的水质得到大幅提升, 水体长时间保持水质良好、无黑臭反弹。
Claims (10)
1.一种智能化河道污水处理厂，在污染河道上游选择适宜河段，采用坝体模块搭建三级阶梯组合坝（1）：水体净化坝（2）、吸附曝气坝（3）、生态修复坝（4）；水体净化坝（2）内设在线监测系统（5）、安装模块（6）、气动投药装置（7）、水下净化装置（8）、污泥池（9），岸边设有污泥处理装置室（10）；吸附曝气坝（3）内设吸附设施（11）、曝气装置（12）、自动消毒设备（14），岸边设有中央控制室（13）；生态修复坝（4）内设纳米曝气装置（15）、生态浮岛（16），各坝体设有辅助设施水闸（17），所述装置、设施、仪器经由导线、数据线、动力线与中央控制室（13）相连，将污水处理程序组合于三级阶梯组合坝中。
2.根据权利要求1所述的一种智能化河道污水处理厂，其特征在于，所述阶梯组合坝（1），由水体净化坝（2）、吸附曝气坝（3）、生态修复坝（4）三级处理坝组成，采用阶梯式坝体设计、倒V型结构，可装配式坝体模块搭建而成；各模块之间结点为榫铆结构，便于组装连接，在河床中稳固性好；坝体及安装模块由工厂按设计图纸预制而成，安装模块（6）结构为板式，中间预留装置、设备的安装位置及固定螺栓，模块四角预留可自动升降支柱孔，用以调整安装模块在水中的平衡；模块安装好装置及设备后吊装到指定位置进行组合装配，与坝体相连在水中构成弹性框架；水体净化坝（2）高度不超过河道预警线，其他坝体依次降低，形成水位落差便于水体流动、冲刷下游河道，加快下游水生态的自然修复；各坝体设有泄洪水闸（17），遇有洪涝灾害闸门自动打开，确保河道行洪安全。
3.根据权利要求1所述的一种智能化河道污水处理厂，其特征在于，所述水体净化坝(2)，设在线监测系统（5）、气动投药装置（7）、水下净化装置（8），岸边设污泥处理装置室（10）；根据河道宽度、污水流量、水深情况决定安装水下净化装置台数，安装模块（6）是用于安装水下净化装置（8）的基础，按矩阵排列设计、灵活搭配组合；污水进入净化坝时，在线监测系统（5）将数据传输到中央控制室（13），中控室按预设程序发出指令，气动投药装置（7）开始投放药剂，启动水下净化装置（8），对污水进行快速处理，达到净化水体的效果；沉降下来的污泥被水流带到坝内后端的污泥池（9），由污泥泵抽取至岸上污泥处理装置室（10）进行脱水固化处理。
4.根据权利要求1所述的一种智能化河道污水处理厂，其特征在于，所述吸附曝气坝（3），由吸附设施（11）、曝气装置（12）、自动消毒设备（14）组成，安装于坝内安装模块上的两组多层筛网式炭基复合材料吸附箱、铁基复合吸附箱，用于对水体中氨氮、磷、重金属等有害物质进行吸附转化处理，通过曝气提高水体硝化、反硝化能力，极大改善了系统的脱氮效果，水流经坝内后端时，启动自动消毒设备（14）进行消毒杀菌处理。
5.根据权利要求1所述的一种智能化河道污水处理厂，其特征在于，所述生态修复坝(4)，内设生态修复系统：纳米曝气装置（15）与生态浮岛（16），是一种具有净化污染、修复环境、恢复生态、改善景观等多种功能的新型生态环境技术；多点分布式浮岛采用现代农艺和生态工程措施综合集成的水面无土种植植物技术，通过植物在水中的根系吸收大量的氮、磷等营养物质，对有机污染物起到促进降解的作用，同时为微生物和其他水生生物提供栖息、繁衍场所，兼可美化水域景观，形成一套快速高效的河道生态修复技术。
6.根据权利要求1所述的一种智能化河道污水处理厂，其特征在于，所述中央控制室(13)，设在河岸边，内设配电室，负责数据采集、水质监测、工艺调整、系统运行工作，在线监测系统(5)、水下净化装置(8)、自动消毒设备(14)、纳米曝气装置(15)、污泥处理装置室（10）及辅助设施水闸（17）经由导线、数据线、动力线与中央控制室（13）相接，中控室根据水流量、流速、水质污染状况、污染成份等数据，自动给出工艺配方并按程序发出指令，决定启动装置数量、顺序、时间及投药量，以达到最佳处理状态；中控室大屏幕实时显示水质情况、运行状况、处理前后的检测数据，并将处理后的水质情况自动记录上传。
7.根据权利要求1所述的一种智能化河道污水处理厂，其特征在于，所述气动投药装置（7）由空气压缩机、锥管、药仓、自动旋转供药器、投药管、喷射头及支架组成，通过管道和导线连为一体形成气动投药装置；工作时接到中控室（13）指令空压机开始工作，达到额定气压后启动自动旋转供药器将药仓中的药剂均匀投放到管道中、进行气动输送，经喷射头喷洒到水体中。
8.根据权利要求1所述的一种智能化河道污水处理厂，其特征在于，所述水下净化装置（8）由潜水电机、传动轴、搅拌桨叶、组成，安装于水体净化坝（2）底部的安装模块（6）上；潜水电机传动轴设三组不同角度的搅拌桨叶，工作时潜水电机传动轴带动搅拌桨叶对喷洒的药剂搅拌、涡流切割，使药剂迅速发生物化反应，在涡流和药剂的共同作用下，对污水进行分离、析出、结絮、沉降，并可按照水质不同调整搅拌转数，灵活更换搅拌桨叶达到净化水体最优效果。
9.根据权利要求1所述的一种智能化河道污水处理厂，其特征在于，所述吸附设施（11）安装于吸附曝气坝（3）内，由两组多层筛网式吸附箱组成，设有固定支架、承托层以导流板形成“U”形水道，水流经过水道从上到下再向上依次流经吸附箱、通过内置的炭基复合材料、铁基复合材料吸附及生物降解功能，配合曝气实现去除氨氮、深度降解CODcr等有机物。
10.根据权利要求1所述的一种智能化河道污水处理厂，其特征在于，通过科学设计在河道污染源头搭建阶梯组合坝（1），在相应坝体中配置水净化系统、吸附曝气系统与生态修复系统，将复杂的污水处理工艺简化集中在河道坝体中，全部过程实现智能化控制、实时在线监测、数据传输与远程遥控，形成水上智能化污水处理厂，直接对污染河水进行分级快速净化处理，使受污染的河道得到彻底处理，达到生态恢复的目的，美化河道环境,具有一定的景观效果，该技术尤其适用污水量较大的污染河道治理、城市排污渠治理或流域污染治理。
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